Введение к работе
; г;"^Актуальность темы. Животноводство — одна из ведущих отрас-«ІЩйі'се-Ііьского хозяйства. В Продовольственной программе СССР предусмотрено осуществление комплекса мероприятий по превращению животноводства в высокорентабельную отрасль. Это, в первую очередь, перевод его на промышленную основу, внедрение достижений научно-технического прогресса. Интенсивные технологии существенно изменяют условия обитании животных, что отражается на их обмене веществ и энергии, как основе жизнедеятельности и продуктивности. Об актуальности изучения энергетических обменных процессов у сельскохозяйственных животных свидетельствуют работы многих исследователей, таких какМ. Ф. Томмэ, Л. А. Кудрявцева, А. П. Костина, С. В. Стояновского, Е. А. Надальяка, К. .Г. Сухомлин, P. G. Benedict, Е. О. Ritzman, S. Brody, К. J. Biaxter, D. (1. Armstrong и др.
Среди продуктивных животных особое место занимают крупный рогатый скот и овцы. Изучение энергетического метаболизма как интегрального показателя обмена веществ у этих животных уделяется большое внимание, однако отдельные ключевые вопросы этой проблемы на органном и тканевом уровнях в возрастном и иогодне-регнональном аспектах еще недостаточно исследованы. Это, прежде всего, интенсивность окислительных процессов, энергетический потенциал и аккумулирование энергии в макроэргах в жизненно важных органах и тканях. Энергетические процессы, будучи наиболее чувствительным звеном в обмене веществ к воздействию различных факторов среды, отражают функциональное состояние организма, ориентируют на создание оптимальных условий содержания и кормления и использования различного рода стимуляторов для максимального проявлення генетического потенциала животных. Изучению этих вопросов и посвящена настоящая работа.
Состояние изученности вопроса. Цели и задачи исследований.
В результате фундаментальных исследований ряда авторов (К-Л. Biaxter, 1962; S. Brodv , 1964; А. П. Костин, 1965,1979; К. Г. Сухомлин, 1968; С. В. Стояповский, 1965, 1985; Е. А. Падальяк, 1973; 3. К. Кожебеков, 1979; А. Л. Падучева, 1986 и др.) \с;ано!!лены закономерности газоэнергетпческого обмена у жвачных животных, его взаимосвязь с ростом, развитием, нродуктнв нсстыо и адаптацией.
Диапазон изменений интенсивности энергетического обмена определяется различными факторами — обеспеченностью кислородом, наличием субстратов, концентрацией в клетке АТФ, АДФ, креатпнфосфата (КФ), неорганического фосфора (НФ), активностью ферментов дыхательной цепи и сопряженного- механизма
окисления и фосфорилирования, регуляторнымп влияниями. В литературе по этим вопросам накоплен большой фактический материал, полученный в основном на лабораторных животных (А Н. Krebs, . 1950. В. Chance, 1956; С. Е. Северин, I960; В Н. Нч: н-тин. 1966; В. П. Скулачев 1969; В. В. Фролькис. 1970; М. Ermini, 1975, 1976; М. Н. Кондрашопа, 1978; И. В. Шостаковская, 1983; В. А. Цыбенко, 1987 и др.) и в значительно меньшей мере на сель-скохозяйстеечных животных (К. Г. Сухомлин, 1G68, 1984; Л. И. Сологуб, 1973; Р. И. Красцпз. 1974; В. А. Матвеев, 1974; П. И. Головач. 195; В. И. Терек. 1979 1983; С. В. Стоянозскнй. 1981, 1985; Б. В. Смоляникоз, 1985; R. S. Aoatu, R. J. Barnes 1986). Полеченные результаты на лабораторных животных, характери-з)ющне общую направленность энергетических процессов в связи с воздействием различных фактсроз среды, не могут быть перенесены на продуктивных жвачных животных, у которых выработанная в процессе эволюции специфическая функция пищеварения существенно отразилась-на вегх филологических процессах и биохимических механизмах.
Исследование этих процессов в органах и тканях при одновременном изучении знергетического обмена в организме позволит г.ыяснить ту їнергетическ\ю оснозу, которая обеспечивает высокие продуктивные качества животных.
В целях интенсификации живзтгогодства гез болез широкое иримепепие находят биологически активные гезлества — витаминные (С М. Паенок, 1977, 1933; А, Р. Вальдман, 1977, 1985; Л. М. Двинская, 1983; Y. Yetoulanger . 1Є84; И. К. Строжа и др. 1986; И. Ф. Ткачев, 1986) и гормональные препараты (И. И. Розгони и др., 1971. 1985; В. Е. Шавкун, 1975: А. Л. Падучеза, 1978; Г. В: Ззерева. С. П. Хомин, 1Р80; г . Т Davison, В. М. Freeman, 1983; 10. Н. Шамбе-ов, 1983, Н-86; s I. D: vis ,1984; О. Е. Yrmmind, 1986;J. С Hart, 1985, 1986; В. П. Радченков, 1986), другие биологически активные природные соединения (В. П. Круглов, 1979; А. И. Свежекцез, 1979; В. А. Реутов и соавт., 1980; Л. К. Эрнст, 3. П. Науменко, 1981; S. Тоїрь 1984; А. И. Заярко, 1984). которые перед икедреннсм в производство должны изучаться на предмет безвредности, механизм действия и влияния па напраз-.'.енкость физиологических и биохимических процессов в организме.
С \ четом изложенного целью настоящей работы явилось:
— иселедозать газоэнергстнческий обмен, окислительные тка-
кезые процессы, активность дыхательных ферментов крови, содер
жание макроэргнческих фосфорных соединений, некоторых компо
нентов углеюдного обмена в период от 20—60-дневкого возраста
до: 10— 13-летнего — у крупного рогатого скота и 8—10-лстнего—
V овец;
— изучить особенности энергетических тканевых процессов чер-
нопестрой, красной'степной, казахской белоголовой пород крупно-
го рогатого скота и овен, пород прекос, кавказского мериноса, аска-
нийской тонкорунной; ..',.. ',-'';
— изучить характер изменений, этих показателей у '.жвачных
животных, различного козраста в зимний и летний, периоды года,
при стрижке у овец; , -'..'..,-'. ' -., . "."
т— теоретически обосновать адаптационные-возможности овец
породы новозеландский корридёль в. условиях-стенной, зоны'Ук
раины; . ' , ,,;:- '- ...
— изыскать средства и приемы для стимуляции: энергетических
процессов, роста и развития, защитно-адаптационных механизмов
у молодняка п повышения продуктивности у взрослых животных.
Кроме того, были поставлены следующие задачи: . :
1. Установить существование взаимосвязи у жвачных животных
в ностиатальпом онтогенезе между интенсивностью окислительных',
обменных процессов в органах п тканях и содержанием макро-
ургичеекпх фосфорных соединений, углеводом,- молочной кислоты.
ьак главного метаболита гликолиза, и, таким образом,.раскрыть
пути превращения энергии на различных этапах роста и развития-
этих животных.
2. Изучить интенсивность-окислительных тканевых процессов"
в коре больших полушарий головного мозга и щитовидной железе
и проанализировать функциональное состояние этих .органов .'. у
жвачных животных в онтогенезе, их взаимосвязь.с биоэнергетикой
целостного организма, печени и мышц. ,
- 3. Выяснить различия в интенсивности энергетических тканевых процессов у крупного рогатого скота и овец различного: возраста'-' под влиянием сезонных факторов, стрижки и внешней температуры " у озец; раскрыть механизмы приспособительных реакций.
4. Дать, физиологическую оценку использованию'биологически активных веществ — соматотропного гормона, кормового препарата микробного каротина (КПМК). и гумата натрия с.целью повышения продуктивности животных. Определить возрастные , периоды и с учетом этого разработать методику применения препаратов, обеспечивающую высокую эффективность их действия.;
-
Разработать ускоренный метод непрямой 'калориметрии,'поз-. еоляющнй в условиях производства изучать унергетнче'скиі'гобмен у жвачных животных различного -* возраста,- Усовершенствовать методику прижизненного исследования тканей животных-. :"' - '
-
Определить хозяйственно-экономическую эффективность применения в животноводстве биологически активных веществ,' '"
Научная новизна:
—- Впервые на различных уровнях организма установлена вза
имосвязь энергетических тканевых процессов и показано их зпаме--
нпе у крупного рогатого скота и овец в постната льдом.', онтоге
незе, ' ; .'/'...".' ,^,....^,
Получены нозые данные, характеризующие окислительно-восстаногитсльные;тканевые процессы у различных пород и гидов жвачных жп'отных в связи с гозрастом, условиями содерж:.: пя и продуктивной направленностью.
Показаны колебания уровня АТФ, КФ, содержания углеводов, направленность гликолтл в скелетных мышцах, печени, артериальной и пенозной крови крупного рогатого скота и овец в когтнаталыом онтогенезе.
Установлено, что интенсивность легочного дыхания и энергетических тканевых процессов у крупного рогатого скота выше в зимний период года, а у овец — в летний. Ягнята до 2-месячного возраста не проявляют сезонных различий в показателях газоэнер-гетнческого обмена. Позышегие температуры внешней среды сопровождается у озец полипное и усилением газообмена и теплопродукции. Стрижка овец в уело них гысокой внешней температуры уменьшает напряжение дыхательной системы и энергетические затраты.
Установлено, что стимулирующий эффект соматотропного гормона на дыхание, энергетический обмен, окислительные тканевые процессы проявляется лишь у молодняка крупного рогатого скота и отсутствует у взрослых животных.
Впервые установлено, что кормовой препарат микробного каротина (КХІМК), гумат натрия стимулируют дыхание, энергетические тканевые процессы, абсолютною энергию роста у молодняка, продуктивность и воспроизгодительную способность маточного поголовья у жвачных жиготпых. Разработаны способ и дозировка применения их в качестве кормовых добавок.
Вперры: показано, "то легочное дыхание, газообмен, энергетические затраты, агтнвтость окиелнтсльно-восстаногштельных ферменто'з. кислородная емкость крови у огсц породы новозеландский коррндсль.в \сло:илх степной гоны Украины превышают со-отг.етсгв;- ющн" показатели у ранонироганкой породы овец — аска-нийскон тонкор\иной. Установлена положи-ельная взаимосвязь этих процессов с продуктивностью и воспроизводительной способностью у этих овец.
Практическая ценность работы состоит в том, что полученные данные об ннттлси"і:ости обменных ; нергетичесих тканевых про-..цс-ссо на гсеч этапах постнагального онтогенеза животных с учетом иоролпо-регпопальных особеннссгей, гоздействня факторов ьнешне.'і среды и адаптации к новым климатическим условиям позволят совтршенствозать технологию содержания и кормления, прогиозирогать продуктивность, а также могут быть использованы в племепнол н селекционной работе, в моделировании физиологических процессов, что расширит и углубит познания в области физиологии разных видов и пород жвачных животных.
*.
Изучена и обоснована возможность применения в животноводстве соматотропного гормона, КПМК и гумата натрия с целью по-гышения продуктивности и неспецифической резистентности животных. Предложены технологии применения, и дозировка этих препаратов с учетом возраста и физиологическою состояния животных.
Полученные экспериментальные данные могут быть попользованы в научной и учебной работе по возрастной и экологической физиологии крупного рогатого скота и овец.
Реализация результатов. На\чпые ра:работки по применению микробиологического каротина, гумата натрия одобрены и рекомендованы к внедрению научно-техническим советом Госагропро-ма УССР, президиумом ветеринарного фармакологического сопета ГУВ Госагропрома СССР. С нашим участием они внедрены на комплексах колхозов «Маяк*, им. Котосского, им. Карла Маркса, госплемзавода «Щорский». Технолої ическне решения на уровне изобретений нашли применение в агропромкомбннаїе «Никопольский». Материалы исследований использованы пгп составлении 7 общесоюзных, республиканских и региональных рекомендаций, наставлений, технических условий, Руководства но физиологии «Физиология' сельскохозяйственных животных». Л.; Наука, 1978. Они включены в Перечень законченных в 11-й пятилетке НИР, предлагаемых к внедрению в сельскохозяйственное производство (Днепропетровск, 1986).
Научно-практические разработки по результатам внедрения і-,ор;,:ового препарата микробиологического каротина отмечены брон-зозон медалью ВДНХ СССР (1987), а разработанные и внедренные в производство способ и технология применения гумата натрия — серебряной медалью ВДНХ СССР (1988).
Апробация результатов. Основные положения диссертации доложены: на ежегодных научных конференциях Львовского зооветеринарного института (1968—1971), Уральского педагогического института (1972—1982), Западно-Казахстанского сельхозинститута (1974—1980), Днепропетровского сельхозинститута (1983— 1988), на Всесоюзных научных конференциях по физиологии и биохимии сельскохозяйственных животных (Боровск, 1968—1970), на Украинской республиканской конференции по актуальным вопросам ветеринарии (Харьков, 1969), на VIII съезде Украинского физиологического общества (Львов, 1968), на XI съезде Всесоюзного физиологического общества им. И. П. Павлова (Ленинград, 1970), на XI Всесоюзной конференции по физиологии и паталогнн пищеварения (Львов, 1971), на Уральской научно-технической конференции «Пути ликвидации инфекционных, инвазионных и незаразных заболеваний сельскохозяйственных животных» (1976), на XI расширенной научной конференции по проблемам физиологии
(Кутаиси, 1979), 'на IV Всесоюзном симпозиуме по физиологии іі биохимии лакта'ции (Льнов, 1982), на региональных паучио-практи-^іеск'нх 'конференциях. (Днепропетровск, 1S83—1988), па Республн-' капской- научно-практической конференции «Ветеринарные проблемы . промышленного, животноводства» (Белая Церковь, 1985), jui'VIII Между народном' конгрессе по торфу (Ленинград, 1988).
: Публикации. По теме диссертации опубликовано 28 работ в материалах Всесоюзных п Республиканских конференций, тематп-
гчесїиіх сборниках и журналах.
, Объем работы.-Диссертация изложена на 436 страницах машинописного текста, содержащего на' 159 страницах 99 таблиц, 44
-рисунка, .31 приложений и библиографический список. Работа состоит из.введения, обзора литературы, собственных исследований, -обсуждения результатов исследований, выводов, предложений производству и библиографического списка, включающего 656 источников,из которых 224 иностранных автороов.
Материал и методика исследований. Работа выполнялась.в течение 1967—1987 годов п была направлена па изучение интенсивности легочного н тканевого дыхания, активности дыхательных фер-' ментов крови, содержания макроэргичеекпх фосфорных соединений, углеводов, молочной кислоты в тканях крупного рогатого скота и овец в постнатальном онтогенезе, исследование породных и видовых особенностей энергетических тканевых нроцессов у этих животных, влияния на них факторов внешней среды и биологически активных веществ.
Для учета изучаемых показателей, а также выявления особен
ностей действия факторов среды и биологически активных веществ
на животных'различного возраста исследования проводились, как
правило, в основном в следующие периоды постнаталыюго онтоге
неза: у крупного рогатого скота — 20 60 дней, 4,5 6 месяцев,
18 20 месяцев, 3.. .-.4 года и 10 13 лет, у овец — 20 60 дней,
4,5......6 месяцев, 2 3 года и страше 8 лет, включая в каждую воз
растную группу по 10 12 голов.
В каждом опыте, б зависимости от поставленных целей, формировались опытные и контрольные группы животных по методу пар-аналогов (породе, возрасту, полу, живой массе, продуктивности), которые, находились в одинаковых условиях содержания, ухода и получали сбалансированные по нормам ВИЖ рационы. ..''" Экспериментальная часть работы велась в следующих направлениях:
а) С целью изучения возрастных особенностей легочного дыхания и энергетических тканевых нроцессов была проведена серия опытов на животных, принадлежащих учхозу «Комарновский» н совхозу им.'XX съезда КПСС Львовской области. В первом из них исследования' проводили'на крупном рогатом скоте черпо-пестроп
породы. Изучали частоту, глубину дыхания, вентиляцию лёгких, потребление кислорода, выделение углекислого газа, энергетические затраты, активность каталазы, пероксндазы и цитохромокси-дазы кропі, интенсивность тканевого дыхания печени, скелетных' мышц, щитовидной железы, коры больших полушарий.
Второй опыт проведен на овцах породы прекос. Изучали те же показатели, что и на крупном рогатом скоте.
В третьем опыте изучали уровень концентрации мякроэргичес-ких фосфорных соединений, углеводов и молочной кислоты в печени, скелетных мышцах, артериальной и неполной крови у этих животных.
б) Для изучения особенностей лггечпого дыхания и газоэпер-
готичєсі.ого обмена у жвачных животных различного возраста в
зависимости от породы и продуктивной направленности опыты про
водили на трех породах крупного рогатого скота, в том числе двух
молочных (черно-пестрой и красной степной) и о.ной мясной (ка
захе!-ой бело.олозой), и на трех породах овец, в гом числе двух
шерстно-мясных (кавказский меринос, асканийскал тонкорунная) и
одной мясо-шерстной (прекос). Исследования проведены в. одной
серии опытов па крупном рогатом скоте казахской белоголовой по
роды п овцах породы кавказский меринос в колхозе «Кзыл-Ту»
Уральской обл., в другой—па крупном рогатом скоте красной степной
породы и овцах аскапнйской тонкорунной породы в колхозах «Маяк», им. Карла Маркса и ГПЗ «Щорский» Днепропетровской области. Результаты исследований сопоставлялись также с данными предыдущих исследований, полученными на соответствующих возрастных группах крупного рогатого скота черно-пестрой породы и овец породы прекос.
в) Изучению влияния факторов внешней среды и биологичес
ки активных веществ на дыхание, газообмен, окислительные тка
не.ыс процессы и продуктивность у жвачных животных в зависи
мости от возраста посвящено три серии опытов. В первой из них
га овцах породы новозеландский корридель в ГПЗ «Щорский»
прозедеко исследование энергетических тканевых процессов, ге
матологических показателей, продуктивности и воспроизводитель-
1 от способности в период адаптации их к условиям степной зоны
Украины в сравнительном плане с районированной породой овец
— асканийской тонкорунной.
Вторая серия исследований включала два опыта. Первый из них проведен на крупном рогатом скоте казахской белоголовой, породы и овцах породы кавказский меринос в колхозе «Кзыл-Ту» с целью изучения показателей внешнего дыхания и газоэнергетического обмена в летний и зимний периоды года, а второй — с целью изучению влияния стрижки и температуры внешней среды на внешнее дыхание, газоэнергетическнй обмен, гематологические показатели и активность дыхательных ферментов у овец. Иссле-
доііанпю подвергались две группы овцематок 3—5-летнего возраста — опытная (стриженая) и контрольная (нестриженая) — при температуре окружающей среды +18—20С и 4-28—30С.
Третья серия исследований включала три опыта. В первом опыте на крупном рогатом скоте черно-пестрой породы в постна-талыюм онтогенезе изучали влияние соматотропного гормона на показатели внешнего дыхания, газоэнергетнческого обмена, тканевого дыхания скелетных мышц, печени и активность дыхательных ферментов крови. Животным в опытный период вводили ежедневно по 0,5 мг на 1 кг массы тела подкожно (1—2 ед. в мг) в течение семи дней СТГ, полученный из передней доли гипофиза. Исследования проводили па второй день после последнего введения гормона.
Во втором и третьем опытах изучали действие КПМК. и гумата натрия на интенсивность энергетических тканевых процессов, энергию роста и устойчивость животных к заболеваниям. Исследования проводили на крупном рогатом скоте красной степной породы в колхозах «Маяк», им. Карла Маркса, им. Котовского и на овцах асканийской тонкорунной породы в ГПЗ «Щорскпй». КПМК давали с концкормами в дозе 0,2—0,4 мг/кг активного вещества ежедневно, гумат натрия скармливали в растворенном виде с пойлом или опрыскивали корма, в дозе 10 мг/кг живой массы в течение 21—30 дней с последующим 1,5—2-месячпым перерывом. Нами также разработан и защищен способ приготовления сочных кормов, обогащенных гуматом натрия.
О клинико-физиологическом состоянии животных подопытных групп судили по соответствию физиологическому статусу гематологических показателей, температуры тела, частоты пульса и дыхания, изучаемых по общепринятым методам. Расчет показателен легочного дыхания и газоэнергетического обмена проводили по методу Дуглас-Холдена, а также ускоренным методом непрямой калориметрии с помощью газоанализатора ГА-CO2 (В. Г. Грибан, 1988; С. В. Стояновский, В. Г. Грнбап, 1988). Исследования начинали через 18—20 часов после кормления животных. Дыхание исследуемых тканей определяли манометрическим методом по Варбургу. Пробы тканей печени и мышц брали методом биопсии (С. В. Стояновский, В. Г. Грпбан, Н. В. Коляда, 1971). Ткань коры головного мозга и щитовидной железы получали непосредственно после убоя животного. С тканей приготовляли кашицу. Инкубацию проводили в течение 2 часов.
Активность ферментов крови определяли: каталазы — по методу А. Н. Баха и С. Г. Зубковой (1950), выражая в каталазных единицах; псроксидазы — по методу П. В. Симакова (1945), выражая в условных единицах; цитохромоксидазы — по методу В. А. Кетлинского и Е. И. Михайловой (1968), выражая в единицах кислородного эквивалента. Содержание пеогранпческого фосфора, креатинфосфата и аденозинтрифосфорпой кислоты определяли в
безбелковом фильтре (Н. В. Алекеохина и II. П. Мешкова, 1954). О количестве указанных соединении судили по неорганическому фосфору; гликоген и молочную кислоту — но методам, описанным Н. С. Дроздовым, Н. П. Матеранской (1970), сумму Сахаров с ант-роновым реактивом. Содержание каротина в сыворотке крови определяли экспресс-методом по Г. Ф. Коромыслову и др. (1973), витамина А — по Л. М. Двинской и др. (1979). Анализ химического состава проб кормов проводили по методам, описанным Л. Т. Лебедевым и А. Г. Усовичем (1965).
Выполнено также восемь научно-производственных опытов по испытанию кормового препарата микробного каротина и гумата натрия на молодняке крупного рогатого скота на доращивании и откорме, коровах красной степной породы, ягнятах до 6-месячного возраста п овцематках асканийской тонкорунной породы.
Изменение живой массы у животных учитывали поданным ежемесячных взвешиваний, молочную продуктивность — по ежедекадным контрольным надоям, шерстную продуктивность — по среднему настригу мытой шерсти с одной овцематки.
Расчетно-графическнм путем разработаны технические решения и опытные образцы конструкций на уровне изобретений.
Хозяйственно-экономическую эффективность рассчитывали в соответствии с методикой, описанной Г. М. Лозой и др. (1980). Полученный цифровой экспериментальный материал подвергнут математической обработке (И. А. Ойвин, 1960) на ЭВМ «Искра 1030».